JPH07218397A

JPH07218397A - 自動分注装置

Info

Publication number: JPH07218397A
Application number: JP2353894A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Nakamura; 朋義中村
Original assignee: N S T KK
Current assignee: N S T KK
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】少量の液体の分注作業を自動化し、微量の液
体を正確に分注できる自動分注装置を提供する。【構成】第１モータによりピストンを駆動して先端部
の管より液体を吸引又は吐出するピストンシリンダ９
と、このピストンシリンダ９を把持し、第２モータ群の
駆動により前記ピストンシリンダ９を台座１上のＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向に移動させる駆動軸系８と、前記液体の採
取位置で前記管及び前記台座１に載置された採取容器２
を撮像する撮像手段と、採取した液体を収容する複数の
分配容器４をＸＹ方向に整列して載置するトレイ５と、
前記撮像手段が撮像した画像データを処理すると共に、
前記ピストンシリンダ９及び前記駆動軸系８を制御する
制御手段とを備えた自動文注装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分注する液体の入った
採取容器から所定量の液体を採取して分配容器へ移すた
めの自動分注装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】手作業による少量の液体の分注は、一般
に化学実験で用いるピペットと称する目盛り付きガラス
管とその補助具を使い、所要量より僅か多い量の液体を
ピペット内に吸上げてから上端を塞ぐことにより管内に
液体を保持し、目で液面を見ながら所定目盛りに達する
まで液体を落下させて適量にした後、分配容器へ移すよ
うにしている。

【０００３】また、分注を連続して行なうには、図３の
ような連続分注装置が用いられている。これは、被分注
用の採取容器２１内の液体を送液ポンプ２２により吸引
し、三方弁バルブ２３を通してノズル２４へ送り、ノズ
ル２４から分配容器２５へ順次分注して行くものである
が、その分注量は三方弁バルブ２３の開放時間によって
制御される。また、図４は、シリンジ（注射器等）に入
れた液体を空圧で吐出する連続分注装置であり、エア制
御バルブ２６を介してシリンジ２７の液上部に空気を封
じ込み、このエア制御によって定量の液をノズル２８か
ら分配容器２５へ吐出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように連続的に分注を行なう連続分注装置では、いずれ
も構造上の点から吐出／停止時間に遅れやバラツキを生
じ、正確かつ微量の分注には不適当である。このため、
微量の分注に関しては全くの手作業で行なっているのが
現状である。また、上記手作業においても、液面メニス
カス位置の目盛りを目視で１ｍｍ以下の精度で読取るこ
とは困難であった。

【０００５】本発明は上述の事情に鑑みて成されたもの
であり、本発明の目的は、上記手作業による分注工程を
自動化し、しかも正確で微量の分注が可能な自動分注装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被分注用の採
取容器内の液体から一定量の液体を採取して分配容器に
移す分注装置に関し、本発明の上記目的は、第１モータ
によりピストンを駆動して先端部の管より液体を吸引又
は吐出するピストンシリンダと、このピストンシリンダ
を把持し、第２モータ群の駆動により前記ピストンシリ
ンダを台座上のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させる駆動軸系
と、前記液体の採取位置で前記管及び前記台座に載置さ
れた採取容器を撮像する撮像手段と、採取した液体を収
容する複数の分配容器をＸＹ方向に整列して載置するト
レイと、前記撮像手段が撮像した画像データを処理する
と共に、前記ピストンシリンダ及び前記駆動軸系を制御
する制御手段とを備えた自動分注装置によって達成され
る。

【０００７】

【作用】ＣＣＤカメラ等の撮像手段が撮像した画像から
分注用のガラス管先端の高さ（Ｚ座標値）を求めてお
き、予め設定した液体の分注量に対応する管内液面高さ
を演算して指定液面高さとし、管内の液面がこの指定液
面高さになるように吸引又は吐出用のピストンを駆動し
て設定量の液体を採取する。採取を終えたピストンシリ
ンダは駆動軸系により分配位置に移動され、プログラム
により順番を指定されたトレイ上の分配容器に設定量の
液体をピストンの駆動によって分注する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明による自動分注装置の構造例
を説明するための外観斜視図である。分配容器４に対し
て分注操作が行なわれる台座１上には、被分注用の採取
容器２の載置位置を規制するガイド部材３と、分配容器
４をＸＹ座標に整列して載置するトレイ５の装填位置を
規制する１対のガイド部材６，６と、分注用のガラス管
の先端位置（Ｚ座標）及び管内液面高さを撮像して画像
処理的に計測するためのＣＣＤカメラ７とが配設されて
いる。ＣＣＤカメラ７は支柱７Ａに、高さを調節可能に
取付けられており、採取容器２の液面をも撮像できるよ
うになっている。

【０００９】台座１にはまた、数字を入力するテンキ
ー、機能モードを示定するモードキー、動作を指定する
コマンドキー等で成る操作キー１１と、操作案内やデー
タ等を表示する液晶表示盤等の表示手段１２とが設けら
れている。そして、台座１の端部には、ＣＰＵやメモリ
等で成る制御手段やモータ等の駆動手段が組込まれた駆
動制御部１Ａが垂設されており、その壁部には後述する
駆動軸系８を走行するための矩形状の窓１Ｂが設けられ
ており、他端部には駆動軸系８のためのガイドレール部
１Ｃが設けられている。制御手段はＣＣＤカメラ７の画
像処理をも行なうようになっている。

【００１０】更に台座１上には駆動制御部１Ａとガイド
レール部１Ｃとの間に股状に架設されており、Ｘ方向に
走行する門型をした駆動軸系８が備えられている。この
駆動系８は図示されるように、２本の支柱をなすＸ軸部
材８１Ａ，８１Ｂと、このＸ軸部材８１Ａ，８１Ｂの上
部で桁を形成するＹ軸部材８２と、Ｙ軸部材８２に沿っ
てＹ方向に走行すると共に、ピストンシリンダ９を把持
し、その下部に装着されたガラス管１０をＺ方向に昇降
させるＺ軸部材８３とから構成されている。即ち、Ｘ軸
部材８１Ａは駆動制御部１Ａ内でサーボモータ等のモー
タでＸ軸方向に駆動され、窓１Ｂを通してＸ軸部材８１
Ａの上部に架設されたＹ軸部材８２を経てその駆動力が
伝達され、Ｙ軸部材８２の他端部に取付けられたＸ軸部
材８１Ｂがガイドレール部１Ｃ上を移動するようになっ
ている。又、Ｚ軸部材８３は、Ｙ軸部材８２の一側端を
サーボモータ等の駆動でＹ方向に走行するようになって
おり、Ｚ軸部材８３の他面側にはピストンシリンダ９が
装着されており、サーボモータ等の駆動によりＺ軸部材
８３に沿って昇降するようになっている。この駆動軸系
８のＸＹＺ方向の各移動は、駆動制御部１Ａ内の制御手
段からの駆動指令に従い、各軸部材が具備するサーボモ
ータ（図示せず）の駆動により±０．０１ｍｍの精度で
行なわれる。

【００１１】一方、ピストンシリンダ９は、分注量に応
じてカートリッジ方式になっている透明なガラス管１０
を交換可能にその下部に装着しており、図示されないパ
ルスモータにより上下に駆動するもので、その位置決め
精度は±０．００５ｍｍが可能である。またトレイ５は
ＸＹのマトリックスに区画され、例えば１０行×１０列
＝１００個の分配容器４を所定位置に整列して載置でき
るようになっている。

【００１２】このような自動分注装置において、トレイ
５上の分配容器４への分注動作は次のように行なわれ
る。先ず段取りとして、設定分注量に対応したガラス管
１０をピストンシリンダ９に取付け、多数の分配容器４
をセットしたトレイ５及び採取容器２をそれぞれのガイ
ド部材６，６及び３上に設置する。次に、設定分注量、
分配容器９の個数、採取容器２の液面高さ、採取容器２
の口径及び胴体径、液体の種類等のパラメータを操作キ
ー１１より予め入力しておく。

【００１３】以上の準備動作の後、操作キー１１内の起
動ボタンを押すと次の動作が制御手段によって自動的に
行なわれる。即ち、駆動軸系８はＸＹＺ方向に駆動して
ピストンシリンダ９をＣＣＤカメラ７の視界領域まで移
動し、撮像された画像の処理によってピストンシリンダ
９の下部に装着されているガラス管１０の位置を採取容
器２の真上に位置決めし、ガラス管１０の先端の高さを
認識してスタート位置とすると共に、設定された分注量
に対応する指定液面高さを算出する。次いで、ピストン
シリンダ９をサーボモータで駆動してＺ軸を上下動する
ことにより、ガラス管１０先端を採取容器２の液面の少
し下まで挿入させ、パルスモータでピストンシリンダ９
のピストンを駆動して、指定液面高さより少し余分に液
体を採取する。そして、ガラス管１０を引上げると共
に、ＣＣＤカメラ７による画像処理により管内液面高さ
を計測しながら指定液面高さに達するまでピストンを駆
動制御し、最後にガラス管１０先端の液滴を採取容器２
の縁で取除き、再度液面高さを計測し、ＮＧになった場
合は指定回数上記動作を繰返すようにする。図２は管内
液面高さを計測する様子を示すもので、同図（Ａ）に示
すようにＣＣＤカメラ７とガラス管１０とを結ぶ線の延
長線に対し同管の斜め３０°後方に光源１３を置き、ス
リガラス板１４を通してガラス管１０に散乱光を照射す
る。このとき、ＣＣＤカメラ７による映像は同図（Ｂ）
のようになり、ガラス管１０内に液体がある所と無い所
では屈折率に違いを生じて、光源１３の反射光の像１５
は液面Ｌで不連続になるので液面高さを明瞭に計測する
ことができる。

【００１４】設定分注量の液体を採取したピストンシリ
ンダ９は、駆動軸系８により指定された分配容器４上の
位置へ移動され、ピストンの駆動によりガラス管１０内
の液体を吐出して１回の分注を終える。この時、採取容
器２に残った液面高さも算出されてメモリに記憶され
る。このようにして、各分配容器４へ順次分注を行な
い、全ての動作が終了すると、ブザーの警報又はランプ
の点灯によって完了を知らせる。

【００１５】尚、上述の実施例では駆動軸系８の駆動を
サーボモータ、ピストンシリンダ９の駆動をパルスモー
タで行なうようになっているが、フイードフォワード又
はフィードバックで位置制御できるモータであれば利用
可能である。ＣＣＤカメラ７を用いて撮像して画像処理
するようになっているが、撮像管によるテレビカメラ等
であっても良く、画像処理して液面等を計測できるもの
であれば良い。また、上述ではピストンシリンダ９の下
部にガラス管１０を用いているが、プラスチック等の透
明又は半透明な合成樹脂であっても良く、液体を保持で
き外部から液面位置を計測できるものであれば良い。更
に、制御手段は台座１の下部に組込まれていても良い。

【００１６】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の自動分注装
置によれば、ＣＣＤカメラを使用した画像処理により、
液面高さ及びガラス管先端位置を検出するため、正確な
量の採取が可能となる。また、毎回採取容器の液面高さ
を求めているので、分取動作においてガラス管を最適な
分だけ挿入することにより、ガラス管外面に付着する余
分な水滴を最小限に抑えることができ、かつ、ガラス管
先端の液滴は採取容器の縁に当てて取除く動作により、
正しい採取ができる。更に、容量に応じたカートリッジ
式のガラス管を使用したことにより、分注量の変更及び
液種の変更が極めて容易となる。そして、プログラム入
力により自動的に指定された量の液体を指定された分配
容器に正確に分注することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動分注装置の構造例を説明するため
の外観斜視図である。

【図２】液面高さを計測する様子を示す図である。

【図３】従来の連続分注装置の一例を示す図である。

【図４】従来の連続分注装置の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１台座２採取容器３，６ガイド部材４分配容器５トレイ７ＣＣＤカメラ８駆動軸系９ピストンシリンダ１０ガラス管１１操作キー１２表示手段１３光源１４スリガラス板２２送液ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１モータによりピストンを駆動して先
端部の管より液体を吸引又は吐出するピストンシリンダ
と、このピストンシリンダを把持し、第２モータ群の駆
動により前記ピストンシリンダを台座上のＸ，Ｙ，Ｚ軸
方向に移動させる駆動軸系と、前記液体の採取位置で前
記管及び前記台座に載置された採取容器を撮像する撮像
手段と、採取した液体を収容する複数の分配容器をＸＹ
方向に整列して載置するトレイと、前記撮像手段が撮像
した画像データを処理すると共に、前記ピストンシリン
ダ及び前期駆動軸系を制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする自動分注装置。
【請求項２】前記第１モータがパルスモータであり、
前記第２モータ群がサーボモータである請求項１に記載
の自動分注装置。
【請求項３】前記管が着脱自在になっており、透明又
は半透明のガラス管である請求項１に記載の自動分注装
置。
【請求項４】前記駆動軸系が前記台座を胯ぐ門型をし
ており、両端部の支柱がＸ軸を走行し、前記支柱間の桁
に設けられたＺ軸部材が前記桁に沿ってＹ軸を走行する
ようになっている請求項１に記載の自動分注装置。